Лекция_Диаграмма_железо_углерод_—_копия_2

1. Лекция  Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния железо – углерод

Лекция
Железоуглеродистые сплавы.
Диаграмма состояния железо –
углерод
1.Диаграмма железо-углерод
2.Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
3.Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
4.Структуры железоуглеродистых сплавов
5. Маркировка сталей и чугунов
6. Легированные стали

2. 1. Структуры железоуглеродистых сплавов

• Диаграмма состояния железо – углерод дает основное
представление о строении железоуглеродистых сплавов – сталей и
чугунов.
• Диаграмма железо – углерод должна распространяться от железа
до углерода. Железо образует с углеродом химическое соединение:
цементит Fe3C.
• Техническое железо – сплав, с содержанием углерода до 0,02%
• Сталь – железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от
0,02% до 2,14%
• Чугун – железоуглеродистый сплав с с содержанием углерода от
2,14% до 6,67%

3.

4. 2. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов

• Компонентами железоуглеродистых сплавов являются
железо, углерод и цементит.
• Жидкая фаза (Ж) - неограниченный жидкий раствор
углерода в железе (более строгим является
использование термина "расплав").
• Феррит (Ф) - ограниченный твердый раствор
внедрения углерода в -железе.
• Аустенит (А) - ограниченный твердый раствор
внедрения углерода в -железе
• Цементит (Ц) - карбид железа Fe3С с содержанием
углерода 6,67% .

5. Железо

• металл переходной группы (атомный номер 26,
атомная масса 55,85), температура плавления
1539ОС
• -модификации ( -Fe) с ОЦК структурой - ниже
температуры 911ОС; при T< 768ОС ферромагнитно, а
в интервале 768-911ОС – парамагнитно.
• -модификации (Fe ) - в интервале 911-1392ОС с ГЦК
структурой, парамагнитно
• дельта-модификации (дельта-Fe) с ОЦК структурой в интервале 1392-1539ОС, параагнитно

6. Углерод

• Существует в форме графита с гексагональной
кристаллической решеткой (температура плавления
– 3500 0С, плотность – 2,5 г/см3) или в форме алмаза
со сложной кубической решеткой с координационным
числом равным четырем (температура плавления –
5000 0С).
• В сплавах железа с углеродом углерод находится в
состоянии твердого раствора с железом и в виде
химического соединения – цементита (Fe3C), а также
в свободном состоянии в виде графита (в серых
чугунах).

7. Цементит

• имеет сложную ромбическую решетку
• полиморфизмом не отличается,
• T<210ОС - слабо выраженные
ферромагнитные свойства.
• Температура плавления 1252ОС.

8.

Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов

9.

• Перлит – эвтектоид системы железо-цементит с
содержанием углерода 0,8%, состоящий из феррита
и цементита вторичного.
• Ледебурит – эвтектика системы железо-цементит с
содержанием углерода 4,3%, состоящая из аустенита
и цементита первичного.
• Ниже 727оС существует ледебурит превращенный,
в состав которого входят перлит и цементит
первичный.

10. Критические точки – температуры, при которых происходят фазовые и структурные превращения в сплавах системы железо – цементит.

Обозначаются буквой А (от французского arret – остановка )
• А1 – линия PSK (7270С) – превращение П -> А;
• A2 – линия MO (7680С, т. Кюри) – магнитные
превращения;
• A3 – линия GOS ( переменная температура,
зависящая от содержания углерода в сплаве) –
превращение Ф -> А;
• A4 – линия NJ (переменная температура, зависящая
от содержания углерода в сплаве) – превращение А
->Ф;
• Acm – линия SE (переменная температура,
зависящая от содержания углерода в сплаве) –
начало выделения цементита вторичного (иногда
обозначается A3).

11. Структуры железоуглеродистых сплавов

12. Техническое железо

• Структура таких сплавов после окончания кристаллизации состоит
или из зерен феррита (рис.1 а), при содержании углерода менее
0,006 %, или из зерен феррита и кристаллов цементита третичного,
расположенных по границам зерен феррита (рис.1.б), если
содержание углерода от 0,006 до 0,02 %.

13.

• Доэвтектоидная
сталь содержит
более 0,025 и менее
0,8% углерода.
Заэвтектоидная сталь
содержит более 0,8 и
менее 2,14%
углерода.

14. Эвтектоидная сталь содержит 0,8% углерода

• Микроструктура эвтектоидной углеродистой стали в
отожженном состоянии при нормальной температуре
состоит из зерен пластинчатого перлита (рис.3).

15. Чугуны

• Чугунами называются сплавы железа с углеродом, содержащие
углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие
кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита).
• Микроструктуры белых чугунов представлены на рис. 5.

16.

По количеству углерода и по структуре белые чугуны
подразделяются на:
1. доэвтектические (от 2,14<C4,3%), структура перлит
+ ледебурит + цементит вторичный (П+Л+ЦII) ;
2. эвтектические (C=4,3%), структура ледебурит (Л);
3. заэвтектические (4,3<C<6,67%), структура
ледебурит + цементит первичный.